особое вещество способствуют распространению рака по организму
В новом исследовании, проведенном учеными Йельской школы общественного здравоохранения, два "вечных химиката" подстегнули раковые клетки в лаборатории к миграции на новые места, что свидетельствует о том, что эти химикаты могут способствовать метастазированию рака в живые организмы.
В исследовании рассматривалась группа промышленных химикатов, называемых пер- и полифторалкильными веществами (PFAS). Эти вещества известны как "вечные химикаты", поскольку они не распадаются в окружающей среде и могут накапливаться в организме человека. Они обладают способностью поглощать воду и противостоять проникновению масел. Они печально известны своей повсеместной распространенностью, исключительной устойчивостью в окружающей среде и предполагаемым токсическим действием.
"ПФАС представляют собой распространенный класс стойких органических загрязнителей, вызывающих все большую озабоченность общественности во всем мире. Они часто обнаруживаются в окружающей среде, например, в питьевой воде, комнатной пыли, чистящих средствах и покрытиях", - говорит соавтор исследования Цзе Чжэн, постдокторант, работавший в лаборатории главного исследователя Кэролайн Джонсон, доцента эпидемиологии (науки о здоровье окружающей среды), во время проведения исследования.
Вечные химикаты в крови младенцев
Вечные химикаты обнаруживаются в крови новорожденных, людей, живущих в субарктических коренных общинах, в рыбе и мидиях, и даже в птичьих яйцах. Ни один уровень содержания PFAS в организме не считается безопасным, и они связаны с целым рядом проблем со здоровьем, включая раковые заболевания.
В ноябре Международное агентство по изучению рака (IARC) классифицировало перфтороктановую кислоту (PFOA), один из распространенных PFAS, как канцерогенную для человека, а перфтороктансульфоновую кислоту (PFOS), другой распространенный PFAS, как возможно канцерогенную для человека.
Ни в одном исследовании не рассматривалась связь между PFAS и колоректальной карциномой (CRC), пояснил Чжэн. Однако у пожарных этот вид рака встречается чаще, чем у населения в целом, и они подвергаются сильному воздействию PFAS на работе. Считается, что около 80 % случаев рака толстой кишки связаны с воздействием окружающей среды в той или иной степени.
Но что могут делать химические вещества для возникновения или развития этого типа рака, пока неясно. Лаборатория Джонсона изучает CRC с помощью метаболомики - инструмента, который измеряет колебания уровней тысяч малых молекул, таких как аминокислоты, липиды и белки в биологическом образце.
"Мы изучаем закономерности, возникающие в группе людей, подвергшихся воздействию радиации, или в группе людей, страдающих от заболевания, а затем пытаемся выработать гипотезу о том, почему у кого-то может развиться заболевание или прогрессировать болезнь", - говорит Джонсон. "Метаболомика - один из единственных инструментов, с помощью которого можно измерить воздействие окружающей среды в том же образце, что и биологический эффект".
В этой серии экспериментов авторы изучали реакцию клеток CRC на погружение в раствор PFAS на срок до семи дней. Они наблюдали повышенную подвижность клеток в результате воздействия и обнаружили метаболические изменения, которые соответствуют метастазированию рака.
Результаты согласуются с современными знаниями о метаболизме, распространении и прогнозе рака CRC, что является доказательством того, что химические вещества могут вызывать метастазирование.
Рак в движении
Для изучения метаболического профиля клеток CRC после воздействия PFAS в исследовании использовались PFOS и PFOA. Оба эти вещества используются в противопожарной пене и многих других продуктах.
Авторы использовали два типа клеток CRC. Один тип состоял из клеток с немутированным геном KRAS или геном "дикого типа"; в другом случае ген KRAS содержал распространенную мутацию, связанную с особенно смертоносным типом опухоли толстой кишки у женщин.
Клетки сформировались в крошечные шарики, называемые сфероидами. KRAS - аббревиатура от вирусного онкогена саркомы крысы Кирстена - является членом семейства RAS. Мутации KRAS являются одними из самых распространенных мутаций, приводящих к развитию колоректального рака.
Исследователи обнаружили, что купание сфероидов в химикатах повышает миграционную способность клеток. Они проявляли склонность к распространению и проникновению через мембраны. В другом эксперименте ученые вырастили клетки в виде плоского двухмерного слоя, а затем нарисовали царапину посередине, отделив половину клеток от другой половины. После добавления PFAS клеточные линии выросли и снова стали мигрировать вместе.
"Это не доказывает, что это метастазы, но у них увеличилась подвижность, что является характерной чертой метастазов", - говорит Джонсон.
Сфероиды в вечных химикатах
Метаболомический анализ показал, что сфероиды вырабатывали различные жирные кислоты, аминокислоты и сигнальные белки в соответствии с закономерностями, которые ранее связывали с метастазированием. Уровень мелкоцепочечных жирных кислот, которые могут защищать от опухолей и воспалений, был снижен.
Вестерн-блот обнаружил заметную повышенную и пониженную регуляцию специфических сигнальных белков, связанных с метастазированием в ходе процесса, называемого эпителиально-мезенхимальным переходом (ЭМП).
Во время ЭМТ эпителиальные клетки теряют свою клеточную полярность и клеточно-клеточную адгезию, приобретая при этом миграционные и инвазивные свойства, превращаясь в мезенхимальные стволовые клетки. Было показано, что EMT происходит при заживлении ран, фиброзе органов, а также при запуске метастазирования при прогрессировании рака.
Например, при воздействии одного из химических веществ в более высоких концентрациях оба типа клеток выражали меньше E-кадхерина, что делало их менее адгезивными - ключевой шаг в метастазировании, связанном с EMT. Полученные результаты укрепили уверенность команды в том, что клетки in vitro ведут себя так же, как метастатические клетки в организме. E-кадхерин - это белок клеточной адгезии. Мутации связаны с раком желудка, груди, толстой кишки, щитовидной железы и яичников.
Некоторые изменения, указывающие на метастатический потенциал, были более выражены в линии с KRAS-мутацией. Это может означать, что рак с этой мутацией может быть особенно склонен к распространению после воздействия этих химикатов.
Взгляд на экспосому
Исследование является частью продолжающегося поиска учеными лучшего понимания экспозиции, то есть всех воздействий окружающей среды на человека с момента зачатия и до смерти, включая биологические, химические, экологические, социальные и так далее. Поскольку PFAS так широко распространены, практически каждый человек подвержен их воздействию.
В данном исследовании использовались уровни воздействия, аналогичные тем, которые были выявлены у пожарных и других людей, часто контактирующих с PFAS, например, живущих рядом со свалками, аэропортами, военными базами или очистными сооружениями. В будущих исследованиях лаборатория Джонсона намерена проверить более низкие уровни воздействия, более похожие на те, с которыми большинство людей сталкиваются каждый день. Они также планируют изучить уровень PFAS и клинические исходы у пациентов с колоректальным раком.
"Многие исследования in vitro не могут быть перенесены на людей", - говорит Джонсон. "Но я думаю, что понимание механизмов того, как они могут влиять на рост раковых клеток, очень важно".
Исследование было опубликовано в журнале Environmental Science & Technology.
